Как устроены автоматы
Барабаны с символами вращаются и останавливаются в случайном порядке.
Любой проект проще и дешевле делать, если на старте честно ответить на базовый вопрос: в чем его смысл. С такими автоматами это крайне важно — без ясной цели очень легко уйти в бесконечные правки, переделки и апгрейды, что могут длиться вечно.
Именно поэтому перед тем, как покупать элементы, подбирать материалы и загружать программное обеспечение, я зафиксировал для своего проекта ключевые требования к проекту.
Отправной точкой с чего все началось — сценарий использования. Не абстрактный «аркадный автомат мечты», а как можно более практичный вариант:
Мне хотелось устройство формата «зашли друзья — нажали кнопку — начали играть». Без всяких объяснений, руководств и обучения пользователей.
Стандартные аркадные корпуса визуально выглядят стильно, при этом для дома это не самый удобный вариант. Сразу я отбросил от идеи полноразмерного напольного автомата и выбрал настольный формат.
Основные требования по физическим размерам оказались следующими:
Такой формат сразу задало ограничения по экрану, глубину корпуса и общий вес.
Важный следующий этап — игры. Я сразу определил, что автомат создается совсем не «для хранения игр», а в первую очередь для использования.
Поэтому сформировались четкие требования:
Лучше всего под эти критерии подпадают файтинги, beat ’em up, аркадные гонки и старые добрые шутеры.
Комфорт от игры в значительной степени складываются от элементов управления. Можно собрать топовый железо и качественный экран, при этом если кнопки управления «мягкие», а рычаг нечеткий — удовольствия не будет.
Если оценивать как сделать игровой автомат, то базовый набор требований выглядит следующим образом:
Если говорить о кнопках я выбирал пару вариантов: 4 или 6 на игрока. В конце концов я предпочел шесть кнопок — это практичнее и позволяет комфортно играть в игры-файтинги.
На этом этапе у меня еще не было финальных размеров автомата, но уже осознавал, какие моменты нужно обратить внимание:
Подобные детали почти невозможно определить «теоретически», из-за этого я изначально включил этап прототипирования, про который расскажу дальше.
Даже когда автомат используется дома и используется осторожно, он все равно должен оставаться простым для обслуживания. Я сразу определил несколько обязательных моментов:
После того как все эти требования были определены, стало ясно, в каком направлении стоит двигаться. Следующей стадией стало планирование и изготовление первого макета.
После того как базовые требования были сформулированы, стало понятно, что сразу делать «финальный» вариант — ошибочное решение. Без опыта очень легко ошибиться в размерах, наклонами и расположением элементов. Из-за этого логичным шагом оказалось прототипирование.
В теории и в представлении все всегда выглядит отлично. На практике же выясняется, что на самом деле:
Макет важен не для эстетики, а для практической проверки. Цель прототипа — ответить на вопрос: комфортно ли играть на практике.
Самый простой и дешевый вариант проверить расположение — взять бумагу и простые материалы. Я вырезал:
Вся эта конструкция располагалось на столе в разных конфигурациях. Я менял расстояние между участниками, наклон экрана, ширину панели и оценивал, как это чувствуется на практике.
Еще на стадии макета стало понятно, что некоторые идеи изначальные идеи оказываются неудобными.
После картонного этапа я перешел сделать примитивный тестовый контроллер. Без внешнего корпуса, без внешнего вида — просто чтобы понять ощущения от контроллеров.
Для этого нужно было:
Я установил элементы управления в эту коробку, подключил их к плате и протестировал разные игры на большом экране. Этот этап принес гораздо больше понимания, чем любые чертежи.
Спустя пару вечеров тестирования стали очевидны детали, о которых часто не задумываются:
Данный этап сохранил мне много времени и средств в будущем. Переделывать картон — дешево. Исправлять корпус — сложно и затратно.
Когда основная компоновка прояснилась, я перенес ее в 3D. Это дало возможность:
На этой стадии дизайн еще много раз дорабатывался, однако главное стало понятно: устройство будет удобным, небольшим и ориентированным на игру вдвоем.
После этого можно было переходить к подбору начинки и основного блока автомата.
Когда стало понятно, каким образом автомат должен выглядеть и ощущаться в реальности, пришло время определиться, что именно будет внутри. От подбора «платформы напрямую зависит сложность сборки, стабильность работы и объем времени, который придется потратить на конфигурацию.
Изначально я оценивал несколько распространенных решений:
ПК и ноутбук были отброшены почти сразу: эти варианты занимают много места, требуют больше питания и заметно усложняют сборку. Мне хотелось компактное, простое в сборке и предсказуемое подход.
В конечном итоге выбор пал на Raspberry Pi. Не потому что он «единственно правильный вариант», а потому что он отлично подходил под текущие цели:
Для ретро-аркадных и старых консольных игр прошлых поколений производительности Raspberry Pi вполне достаточно.
С монитором все было неоднозначно. Было желание найти баланс между диагональю, ценой и комфортом.
Ключевые условия были такие:
Я не стремился за сверхвысоким разрешением экрана — для ретро-игр оно просто не нужно.
В этом вопросе экономить деньги не имеет смысла. Бюджетные кнопки управления могут залипать, а некачественные джойстики — люфтить уже спустя несколько недель.
Я выбирал компоненты по таким параметрам:
Лучше взять чуть дороже, чтобы потом не вскрывать корпус из-за каждой мелочи.
Для того чтобы Raspberry Pi распознавал органы управления в виде стандартный геймпад или клавиатуру, используются USB-энкодеры.
Это небольшие печатные платы, к которым напрямую подсоединяются:
Дальше все это через один кабель подключается к Raspberry Pi, и система определяет управление автоматически.
Даже при небольших решений возникают моменты:
Нагрев для Raspberry Pi не критичен в аркадных задачах, но правильнее заранее предусмотреть отверстия вентиляции или малошумный вентилятор.
Когда все компоненты была выбрана и куплены, стало возможно перейти к следующему шагу — сборке пробной системы и настройке ПО.
Прежде чем устанавливать компоненты в корпус, я принял решение собрать систему в максимально упрощенном виде и убедиться, что все вообще работает по плану. Этот этап дает возможность поймать основные ошибки без опасности испортить корпус или переделывать готовую конструкцию.
Здесь не важен дизайн. Важна исключительно работоспособность.
Я подготовил на поверхности:
Элементы управления временно были подключены вне корпуса — исключительно для проверки логики работы и удобства.
Для программной части я выбрал готовую сборку с эмуляторами. Этот способ существенно экономит время настройки: не нужно вручную ставить каждый эмулятор и настраивать их по отдельности.
Процесс выглядел примерно так:
После загрузки ПО автоматически предлагает привязать кнопки — достаточно нажать кнопки по порядку.
Это — один из самых важных этапов. Даже если все подключено корректно, в реальности часто всплывают мелкие проблемы:
Я запускал разные жанры и оценивал, удобно ли управлять персонажем, не тянется ли руку к кнопкам и не мешают ли игроки друг другу.
Базовая система идет без контента, поэтому ROM-файлы загружаются отдельно. Заранее подготовил небольшой набор:
Важно здесь не пытаться загрузить «весь каталог». Небольшой набор игр позволяет сосредоточиться на тестировании удобства, а не на переборе из огромного списка.
Без них, конечно, не обошлось. В процессе тестов выяснилось:
Все эти моменты удалось просто устранить на этом этапе, поскольку ничего еще не встроено в конструкцию.
После пары вечеров тестирования система стала стабильной и понятной. Контроллеры работало ровно так, как было задумано, игры стартовали оперативно, ничто не зависало и не просило дополнительных настроек.
Это означало, что пора двигаться к самому трудоемкому этапу — планированию и сборке корпусной части.
Корпус автомата — это самая наиболее трудоемкая и наиболее «физическая» часть всей конструкции. Именно корпус задает внешний вид автомата, его массу, жесткость и удобство эксплуатации. Ошибки на этой стадии обходятся максимально дорого, из-за этого к выбору материалов я подошел отдельно.
Перед тем как выбирать материалы, я определил ключевые требования к корпусу:
Конструкция должен был быть утилитарным, и не витринным объектом.
Самым первым и самым очевидным выбором стала фанерная плита. Это классический выбор для аркадных автоматов, и у него имеется ряд понятных преимуществ:
Я выбирал лист фанеры с толщиной 10–15 мм. В итоге остановился на среднем варианте — она дает необходимую прочность, но не превращает автомат в неподъемный объект.
Мысль изготовить корпус из массива выглядит заманчиво, однако на практике у нее есть ряд недостатков:
Для первого проекта такой вариант слишком сложен и затратно.
Я также обдумывал идею частично использовать 3D-печать. Такой подход подходит для:
Полностью делать на печати весь корпус нецелесообразно: долго, затратно и часто не достаточно прочнo.
Форма непосредственно зависит от формата автомата. В моем случае это был компактный формат, поэтому:
Я старался избегать сложных криволинейных форм — чем проще форма, тем проще производство и сборка.
После того как геометрия и материалы были определены, я сделал первичные схемы. Они не получились окончательными, и при этом пару раз менялись в процессе работы, однако давали понимание:
С этими чертежами стало возможным перейти к производству корпусных деталей и его сборке.
Когда материалы были выбраны и схемы были готовы, стартовала самая осязаемая часть всей работы — сборка корпуса. Именно на этом этапе из отдельных элементов автомат начинает превращаться в реальный объект, а не идею на бумаге.
Все элементы корпуса я предварительно подготовил по заданным размерам. Сделать это можно разными способами:
Я выбрал варианте с ЧПУ — так детали получаются точнее, и отверстия под кнопки и дисплей сразу совпадают чертежам. Но это не обязательное условие, особенно если устройство делается в единственном экземпляре.
Прежде чем что-то склеивать или закручивать намертво, я выполнил «пробную» сборку деталей — без клея и финишных креплений.
Это позволило:
На этом этапе часто всплывают мелкие ошибки по размерам, и их проще исправить сейчас, чем потом после завершения финальной сборки.
По завершении пробной подгонки конструкция разбирался и собран в финальном виде.
Для соединения элементов я использовал:
При этом важно не переборщить с фиксацией и оставить возможность при необходимости разобрать корпус в будущем.
Особого внимания требует панель управления. На ней:
Я несколько раз примерял панель управления до окончательного крепления, чтобы убедиться, что играть действительно удобно.
Дисплей фиксируется внутри корпуса таким образом, чтобы:
Чаще всего хватает простых деревянных планок либо уголков.
Я заранее предусмотрел доступ к внутренней части корпуса. Для этого задняя стенка:
Такое решение заметно упрощает обслуживание, замену кнопок и любые работы с электроникой.
После того как корпус автомата оказался собран, стало возможно переходить к установке всей электроники и внутренней разводке проводов.
К этому моменту устройство уже смотрелся как законченное устройство, но без корректной настройки ПО он оставался обычной коробкой с кнопками управления. Основная цель была простой и понятной: подать питание и сразу попасть в список игр, без экранов и шагов.
С самого начала исходил из того, что автоматом пользуются не только один человек. Значит:
Фактически автомат должен работать как бытовой прибор: включил питание — и оно работает.
После завершения финального монтажа всей электроники я повторно прошел настройку управления в ПО. Это необходимо, так как после укладки проводов часто всплывают небольшие нюансы.
Я проверил:
Если этого не сделать часть игр будут управляться «неправильно» или просто неудобно.
Чем меньше пунктов меню видит гость, тем лучше. Я убрал все лишнее:
В итоге остался небольшой набор проверенных проектов, в которые реально хочется играть вдвоем.
Я настроил систему таким образом, чтобы:
Такой подход особенно актуально, если автомат используют гостями либо стоит в общественном месте.
Прежде чем считать проект готовым, я пару вечеров подряд просто играл на устройстве:
Именно в таком режиме проявляются мелкие детали, которые сложно учесть заранее: в одном месте некомфортно тянуться до кнопки, в другом хочется изменить порядок игр, а где-то — быстрее возврат в меню.
На этом этапе устройство стал ровно тем, чем я его планировал изначально. Это уже устройство, которое не требует объяснений и работает стабильно.
Если обобщить всю работу, то как сделать игровой автомат — это в первую очередь не столько про электронику или материалы, сколько про грамотно продуманную последовательность шагов: от идеи до финальных тестов в реальных условиях.
Далее я опишу о практическом использовании, о ошибках и выводах, которые появились в процессе использования устройства на практике, а не в теоретических условиях.
Барабаны с символами вращаются и останавливаются в случайном порядке.
Автоматы остаются популярными благодаря простоте.
Каждый автомат предлагает уникальное оформление.
Темы варьируются от приключений до фантастики.
Многие автоматы используют популярных персонажей.